Question

【題目】硒(Se)和碲(Te)有許多優(yōu)良性能，被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。工業(yè)上以銅陽極泥(含有Cu、Cu2S、Cu2Se、Cu2Te等)為原料制備硒和碲的一種生產(chǎn)工藝如下圖所示：

已知：“酸浸”過程中TeO2與硫酸反應(yīng)生成TeOSO4。

(1)焙燒時通入氧氣使銅陽極泥沸騰，目的是________________。

(2)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_____________。已知25℃時，亞硒酸(H2SeO3)的Ka1=2.5×10-3，Ka2=2.6×10-7，NaHSeO3溶液的pH________7(填“>”、“<”或“=”)，理由是____________________。

(3)“浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外，還有_______________。上述整個流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是___________________。

(4)“還原”步驟中生成Te的化學方程式為_______________________；Te也可以通過堿性環(huán)境下電解Na2TeO3溶液獲得，其陰極的電極反應(yīng)式為___________________。

(5)粗硒中硒的含量可用如下方法測定：

①Se+2H2SO4(濃)=2SO2↑+SeO2+2H2O；

②SeO2+4KI+4HNO3=Se+2I2+4KNO3+2H2O；

③I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI

通過用Na2S2O3標準溶液滴定反應(yīng)②中生成的I2來計算硒的含量。實驗中準確稱量0．1200 g粗硒樣品，滴定中消耗0.2000 mol·L-1Na2S2O3溶液24．00 mL，則粗硒樣品中硒的質(zhì)量分數(shù)為_______________。

Answer 1

【答案】 增大氧氣與銅陽極泥的接觸面積，加快反應(yīng)速率 2:1 < HSeO3-的水解常數(shù)，由于Ka1<Ka2，故NaHSeO3溶液的pH<7 CuSO4 H2SO4 2SO2+TeOSO4+3H2O=Te+3H2SO4 TeO32-+3H2O+4e-=Te+6OH- 79%

【解析】試題分析：(1)陽極泥沸騰時與氧氣接觸面積加大。

(2)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se，Se化合價降低，所以SO2中硫元素升高生成硫酸，根據(jù)電子守恒判斷氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比。根據(jù)HSeO3-的水解常數(shù)和電離平衡常數(shù)大小比較判斷NaHSeO3溶液的pH。

(3)根據(jù)元素守恒分析“浸出液”的溶質(zhì)成分。

(4) “還原”步驟中SO2與TeOSO4生成Te；Na2TeO3生成Te發(fā)生還原反應(yīng)，陰極TeO32-得電子生成Te。

(5)根據(jù)氧化還原反應(yīng)關(guān)系式計算硒的質(zhì)量分數(shù)。

解析：(1) 陽極泥沸騰時與氧氣接觸面積加大，目的是加快反應(yīng)速率。

(2)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se，方程式為SeO2+2SO2+2H2O=Se+2H2SO4；氧化產(chǎn)物是H2SO4、還原產(chǎn)物是Se，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2:1。HSeO3-的水解常數(shù)，HSeO3-的電離平衡常數(shù)2.6×10-7，電離大于水解，所以NaHSeO3溶液的pH<7。

(3) 根據(jù)元素守恒“浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外，還有CuSO4。整個流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是H2SO4。

(4) “還原”步驟中SO2與TeOSO4生成Te的方程式為2SO2+TeOSO4+3H2O=Te+3H2SO4；Na2TeO3生成Te發(fā)生還原反應(yīng)，陰極TeO32-得電子生成Te，陰極反應(yīng)式為TeO32-+3H2O+4e-=Te+6OH- 。

(5)設(shè)Se的質(zhì)量為xg，根據(jù)關(guān)系式

X=0.0948g

則粗硒樣品中硒的質(zhì)量分數(shù)為79% 。